«Разработка прототипа адаптивного мобильного робототехнического комплекса»

Отчет 188с., 72 рис., 9 табл., 28 источников, отчет состоит из 2х частей, 4 приложения. Адаптивные движители, колесные движители, мобильный робототехнический комплекс, автоматизированная система управления, профильная и грунтовая проходимость. Объектом исследования является адаптивный мобильный робототехнический комплекс. Цель работы – целью работы является разработка алгоритмов управления МРК с колесным адаптивным движителем, для повышения его проходимости. Методы исследований. В настоящей работе используются методы классической механики, математического моделирования, математической статистики, теории сопротивления материалов, аналитическое и численное моделирование, теории оптимизации и управления, методы структурного программирования. В ходе выполнения НИОКТР получены следующие научные результаты: 1. Спроектирована физическая модель мобильного роботизированного комплекса с адаптивными движителями. 2. Диаметр колеса МРК изменяется более чем на 50%, из-за этого высота преодолеваемого препятствия также варьируется в пределах 40%. Радиус поворота комплекса составляет 95см, изменение клиренса в 2 раза, изменение пятна контакта с грунтом более чем в 2 раза. Скорость комплекса в зависимости от режима перемещения и параметров движителей составляет от 3м/мин до 15м/мин в зависимости от веса комплекса и мощности моторов. Дальность восприятия объекта при работе с техническим зрением варьируется от 0.1м до 25м. 3. Установлены закономерности автоматического изменения геометрических характеристик, разработанного МРК, описываемые математической моделью, учитывающей изменение диаметра колеса, количество дискретных образующих каркас колеса, массу и габариты МРК, грунт, весовые коэффициенты значимости критериев (грунтовой и профильной проходимости). 4. Разработаны методика определения наличия препятствия и система адаптивного управления процессом изменения проходимости МРК во время движения с учетом пересекаемого рельефа без воздействия оператора. 5. На основании алгоритмов разработано программное обеспечение для управления диаметром адаптивного движителя МРК. 6. Обосновано применение адаптивного колесного движителя для увеличения проходимости МРК от 20 до 80% (от базовой) в зависимости от весовых коэффициентов и физико-механических свойств. В ходе исследования разработаны и апробированы алгоритмы и методика определения оптимального диаметра движителя МРК. Определены весовые коэффициенты для сведения критериев в одну линейную функцию для оптимизации и нахождения наиболее рациональных режимов движения МРК. Содержащие в работе выводы и предложения могут быть использованы для повышения эффективности при создании адаптивных МРК, а также при подходах расчетов оптимального управления в робототехнике. Полученные результаты в процессе исследования могут быть использованы в конструкторских бюро и компаниях, разрабатывающих робототехнические комплексы. Поставленные задачи были достигнуты в полном объеме. Рекомендуется дальнейшая доработка разработанного пилотного МРК для использования в таких направлениях промышленности как спасательные роботы, роботы пожарные для МЧС, логистические платформы, сельскохозяйственные платформы для опрыскивания территории, антивандальные роботы патрульные. С точке зрения разработанной конструкции и программ управления можно поставить высокую оценку технико-экономической эффективности. На данный момент компанией ООО «ИРС» ведется диалог о внедрение разработанной технологии в подразделение МЧС Волгоградской области для разработки робота пожарного. С точки зрения научно-технического уровня выполнения НИОКР стоит отметить получение в ходе выполнения исследования двух свидетельств о регистрации программ для ЭВМ. В дальнейшем планируется подача полезной модели на конструкцию адаптивной подвески для МРК. Также в процессе выполнения НИОКР были написаны ряд статей, в том числе в зарубежных журналах с индексацией в базе Skopus, а также было принято участие в конференции организованной «Сколково» - Startup Expo инновации 2020, где компания презентовала свой разработанный продукт. В дальнейшем планируется развитие пилотного образца МРК, разработка и подключение дополнительных периферийных модулей для расширения технологических возможностей робота.